CN108458800A - 测量温度的方法、电路、温度传感器、器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开公开一种基于磁性隧道结测量温度的方法、磁性隧道结器件、磁性隧道结测温电路、温度传感器、磁性隧道结器件的制造方法。该方法包括在所述自由层与导电层之间施加连续的方波电压，所述方波电压的高电平产生用以削弱所述自由层中的退磁场和各向异性场的电场调控的磁各向异性效应；在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值；统计所述电阻值呈现低阻态的几率；根据预先确定的电阻值呈现低阻态的几率与温度的函数关系确定当前的温度。应用该方法可实现温度的精确测量。

Description

测量温度的方法、电路、温度传感器、器件及其制造方法

技术领域

本公开涉及基于磁性隧道结的温度测量技术领域，更具体地，涉及一种基于磁性隧道结测量温度的方法、磁性隧道结器件、磁性隧道结测温电路、温度传感器、磁性隧道结器件的制造方法。

背景技术

传统的磁性隧道结温度传感器包括固定层、阻挡层和自由层。固定层与自由层之间的电阻受温度的影响。现有的利用磁性隧道结温度传感器件测量温度的方式是测量磁性隧道结的结电阻值并基于该结电阻值与温度的函数关系确定当前的温度。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种利用磁性隧道结测量温度的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种基于磁性隧道结器件测量温度的方法，所述磁性隧道结器件依次包括：固定层、第一阻挡层、自由层、第二阻挡层和导电层；所述方法包括以下步骤：在所述自由层与导电层之间施加连续的方波电压，所述方波电压的高电平产生用以削弱所述自由层中的退磁场和各向异性场的电场调控的磁各向异性(VCMA)效应；在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值；统计所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率，其中所述电阻值呈现低阻态和高阻态的几率相加为1；根据预先确定的电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的函数关系确定当前的温度。

可选地，在所述测量固定层与自由层之间的电阻值之前，还包括在不同的环境温度情况下执行以下步骤：在所述自由层与导电层之间施加所述连续的方波电压；在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值；统计所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系。

可选地，所述固定层的磁场方向垂直于所述固定层层平面；述自由层的磁场方向可在垂直于所述自由层层平面的两个方向切换；所述方波电压的高电平所产生的VCMA效应所产生的附加的磁场强度垂直于所述自由层的层平面。

根据本公开的第二方面，提供一种磁性隧道结器件，包括磁性隧道结堆叠件、第一电极、第二电极、第三电极；所述磁性隧道结堆叠件包括依次相邻的固定层、第一阻挡层、自由层、第二阻挡层和导体层，所述固定层连接第一电极、所述自由层连接第二电极、所述导体层连接第三电极。

可选地，所述第一电极与第二电极用以连接电阻测量电路；所述第二电极与第三电极用以连接方波驱动电路。

可选地，所述固定层的磁场方向垂直于所述固定层层平面；所述自由层的磁场方向可在垂直于所述自由层层平面的两个方向切换。

可选地，所述第一阻挡层的厚度d1的取值为：1.1nm≤d1≤1.3nm。

可选地，所述第二挡层的厚度d2的取值为：1nm≤d1≤3nm。

根据本公开的第三方面，提供一种磁性隧道结测温电路，包括根据本公开第二方面的磁性隧道结器件、电阻测量电路、方波驱动电路；所述方波驱动电路与所述第二电极和第三电极连接；所述方波驱动电路输出的高电平用以产生电场调控的磁各向异性(VCMA)效应，所述电场调控的磁各向异性(VCMA)效应用以削弱或抵消所述自由层中的退磁场和各向异性场；所述电阻测量电路与所述第一电极和第二电极连接；所述电阻测量电路用以在所述方波电压的低电平器件测量第一电极与第二电极之间的电阻值。

可选地，还包括计算电路；所述计算电路用以从所述电阻测量电路连续获取所述电阻值，并根据预先确定的电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系确定当前的环境温度。

根据本公开的第四方面，提供一种温度传感器，包括本公开第二方面所述的磁性隧道结器件、存储器和处理器；所述存储器存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据本公开第一方面所述的方法。

根据本公开的第五方面，提供一种磁性隧道结器件的制造方法，包括：在衬底上形成第一金属层，所述第一金属层用以形成第一电极；在第一金属层之上形成固定层；在固定层之上形成第一阻挡层；在第一阻挡层之上形成自由层；在自由层之上形成第二金属层，并对第二金属层进行图形化工艺以形成第二电极，其中图像化后的第二金属层的部分区域覆盖自由层的部分表面区域；在自由层之上未被第二金属层覆盖的表面区域之上形成第二阻挡层；在第二阻挡层之上形成第三金属层，并对第三金属层进行图形化工艺以形成所述磁性隧道结器件的导电层和与所述导电层连接的第三电极。

通过外加电压所产生的VCMA效应所产生附加的磁场强度去削弱甚至是抵消自由层中的退磁场和各向异性场，在撤去该外加电压后，自由层中的磁场方向是依赖于温度的一个随机变量。进而在撤去该外加电压后，自由层与固定层之间的电阻值呈现低阻态的几率或者呈现高阻态的几率也是依赖于温度的变量。通过试验获得所述几率来确定磁性隧道结所处的环境温度，为一种全新的测量温度的方法。此外，所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系是依赖于该磁性隧道结的自身固有的物理属性。这种对应关系是稳定可靠的。因此利用该方法测量得到的环境温度也是稳定可靠的。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。

图1是本公开的实施例提供的磁性隧道结温度传感器件的结构示意图。

图2是本公开的实施例提供的测温方法的流程图。

图3是本公开的实施例提供的测温方法的准备工作的流程图。

图4是本公开的实施例提供的温度传感器的硬件配置的框图。

图5是本公开的实施例提供的测温电路的框图。

图6是本公开的另一实施例提供的测温电路的框图。

图7是本公开的实施例提供的磁性隧道结器件的制造方法的流程示意图。

图8A-图8G是本公开的实施例提供的用于制造磁性隧道结器件的例子。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参见图1所示的磁性隧道结温度传感器件，其包括固定层1、第一阻挡层2、自由层3、第二阻挡层4和导电层5构成的堆叠件，以及连接固定层1的第一电极P1、连接自由层3的第二电极P2、连接导电层5的第三电极。其中z轴方向为垂直于各个层平面、自由层3指向固定层1的方向。

固定层1的磁场强度方向固定不变。可选的材料例如包括铁(Fe)、钴(Co)、铁化钴(CoFe)、钴铁硼(CoFeB)等铁磁材料。

第一阻挡层2例如由氧化物组成，用以使固定层1与自由层3之间产生量子隧穿效应。可选的材料比如氧化镁(MgO)、氧化铝(Al₂O₃)等。第一阻挡层2的厚度d1优选但不限定于在1.1nm≤d1≤1.3nm的范围内。

第二阻挡层4例如由氧化镁(MgO)组成，用以产生电场调控的磁各向异性效应。第二阻挡层4的材料可以与第一阻挡层2中的材料相同，也可以不同，厚度d2优选但不限于为1nm≤d2≤3nm。

本公开的发明人发现，在以上两个优选的厚度范围内，基于本公开实施例提供的磁性隧道结器件应用后述方法测量温度的效果较佳。

导电层5例如由金属薄膜构成。

当自由层3中磁场强度的方向与固定层1中的磁场强度的方向平行时，二者之间的电阻呈现低阻态；当自由层3中磁场强度方向与固定层1中的磁场强度方向反平行时，二者之间的电阻呈现高组态。

适用于本公开的磁性隧道结温度传感器件，设计固定层1和自由层3的磁场强度方向沿z轴方向(或者说，基本沿z轴方向)。固定层1的磁场强度方向固定在沿z轴正方向或z轴负方向，自由层3的磁场强度方向可以在沿z轴正方向或z轴负方向之间转换。

自由层3中的磁场受外部磁场退磁场各向异性场外加电压调控的磁各向异性热场五部分共同控制，计算公式如下。

外部磁场即磁性隧道结温度传感器件外部的磁场。实际应用中在屏蔽外部磁场干扰的情况下，一般认为其为0。

退磁场是由自由层3的材料和制造工艺决定的参数，在该磁性隧道结温度传感器件制造完成后，可通过实际测量获得。

各向异性场也是由自由层3的材料及制造工艺决定的参数，，在该磁性隧道结温度传感器件制造完成后，可通过实际测量获得。

外加电压调控的磁各向异性效应(VCMA效应)表征由施加在自由层3与导电层5之间的电场所产生的VCMA效应，其计算公式如下。

公式中ξ为VCMA常数，依赖于材料的特性，以MgO为例，参考值为37fJ/(V·m)。V为施加在自由层3与导电层5之间的电压(方向是导电层5到自由层3)。μ₀为真空磁导率，为一常数，取值为1.256637×10^-6H/m。M_s为自由层3中的饱和场，依赖于材料特性，以MgO为例取值为1.6×10⁶A/m。d_MgO为自由层3与金属层5之间的第二阻挡层4的厚度。t_fl为自由层3的厚度。为z方向的单位向量。

热场为自由层3的温度所决定的磁场，热场为一随机变量，其计算公式如下。

公式中为一个单位向量，其x、y、z轴的三个分量为独立高斯随机变量(independent Gaussian random variable)，平均值是0，标准偏差是1。k_B为玻尔兹曼常数，取值为1.38×10^-23J/K。T为绝对温度。α为吉尔伯特阻尼系数，以MgO为例，典型值为0.02。μ₀为真空透磁率，取值为1.256637×10^-6H/m。γ′，旋磁比，依赖于材料特性，以MgO为例，取值为221276m/(A·s)。V为自由层3与导电层5之间施加的电压。△t，为方波电压的高电平时间。

热场的具体取值于本公开并不重要，关键在于，在外部磁场为0，并且自由层3与导电层5之间施加的外加电压调控的磁各向异性效应恰好抵消退磁场和各向异性场的情况下，也即是在第二电极P2与第三电极P3之间施加合适的电压的情况下，由热场所决定的自由层3中的磁场强度为一个依赖于温度的随机变量。本公开的发明人发现，维持该状态一段时间然后再撤去该外加电压调控的磁各向异性由于自由层3中的能量势垒变低，自由层3中的磁场强度方向发生翻转的概率与温度近似呈线性关系或单向变化关系。

具体地，例如，在250K-350K的温度范围内，温度每升高1K，自由层3中的磁场方向发生翻转的概率降低0.1％，即固定层1与自由层3之间呈现高阻态的几率增加0.1％。

固定层1与自由层3之间的阻值可以通过第一电极P1与第二电极P2连接电阻测量电路的方式测量获得。

而自由层3与导电层5之间的方波电压可以通过第二电极P2与第三电极P3连接方波驱动电路获得。

基于上述磁性隧道结温度传感器件的特性，本公开提供一种利用上述磁性隧道结温度传感器件测量温度的方法。该方法的实施例参见图2，包括以下步骤。

步骤201、在所述自由层与导电层之间施加连续的方波电压，所述方波电压的高电平产生用以削弱所述自由层中的退磁场和各向异性场的电场调控的磁各向异性(VCMA)效应。

具体地，用于产生所述VCMA效应的方波电压的高电平值的大小可以通过求解以下公式获得。

实际应用中，方波电压的高电平所产生的VCMA效应所产生的附加的磁场强度可以不必严格等于公式计算获得的理论值，即VCMA效应不必完全抵消退磁场和各向异性场

实际应用中,方波电压的高电平数值可以通过实验搜索的方式获得。也即是实验不同的方波电压的高电平数值，选择其中温度与所述电阻值呈现低阻态的几率二者之间线性度较好或者依赖关系较好的高电平数值。

步骤202、在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值。

具体地，所述方波电压的低电平优选为0V。

步骤203、统计所述电阻值呈现低阻态的几率。

为使测量的结果更加精确，所述方波电压的周期数量越多越好。所述方波电压的周期数量优选在1000次以上。

每次测量获得到的第一电极与第二电极之间的低电阻值和高电阻值的数值虽有波动，但测量获得到第一电极与第二电极之间的电阻值会明显的呈现低电阻状态和高电阻态两种状态。由此可以获得第一电极与第二电极之间电阻值呈现低阻态的几率(也就相当于获得第一电极与第二电极之间电阻值呈现高组态的几率，二者相加结果为1)。

步骤204、根据预先确定的电阻值呈现低阻态的几率与温度的函数关系确定当前的温度。

由于预先已获知相同实验条件(即，相同的所述方波电压)下所述电阻值呈现低阻态或高组态的几率与温度的对应关系，根据该对应关系即可获知当前的温度。

由于在所述相同的实验条件下，所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系是依赖于该磁性隧道结的自身固有的物理属性。这种对应关系是稳定可靠的。因此利用该方法测量得到的环境温度也是稳定可靠的。

获取前述电阻值低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系的方法例如可以是在不同的环境温度下进行试验，试验步骤参见图3，具体如下。

步骤301、在所述自由层与导电层之间施加所述连续的方波电压。

该方波电压即为步骤201中所述的方波电压。

步骤302、在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值。

具体地，方波电压的周期数量优选大于等于1000次。次数越多，测量结果越准确。

步骤303、统计所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系。

此对应关系即作为后续温度测量的依据。

对于本领域技术人员来说，可以通过硬件方式、软件方式或软硬件结合的方式实现前述测温方法。基于同一发明构思，参考图1介绍本公开的实施例的温度传感器，以执行前述测温方法。

图4是显示可用于实现本公开的实施例的温度传感器的硬件配置的例子的框图，温度传感器3000包括处理器3010、存储器3020、磁性隧道结传感器件3030、方波驱动电路3040、电阻测量电路3050、输入装置3060等等。

存储器3020用于存储指令，所述指令用于控制处理器3010进行操作以执行前述的测温方法。

处理器3010例如可以是中央处理器CPU、微处理器MCU等。

存储器3020例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。

磁性隧道结传感器件3030为前述实施例提供的磁性隧道结传感器件。

方波驱动电路3040用以输出方波。

电阻测量电路3050用以测量磁性隧道结传感器件3030的第一电极与第二电极之间的电阻值。

输入装置3060例如可以包括触摸屏、键盘等。

图4所示的温度传感器可实现本公开所提供的测温方法。

图4所示的温度传感器仅是解释性的，并且决不是为了要限制本公开、其应用或用途。本领域技术人员应当理解，尽管在图4中示出了多个装置，但是，本公开可以仅涉及其中的部分装置。本领域技术人员可以根据本公开所公开方案设计指令，指令如何控制处理器进行操作是本领域公知技术，故在此不再详细描述。

参见图5，本公开的实施例提供一种测温电路，该电路包括与前述实施例提供的磁性隧道结温度传感器件相同的磁性隧道结温度传感器件41以及电阻测量电路42和方波驱动电路43。

方波驱动电路43与磁性隧道结温度传感器件41的第二电极P2和第三电极P3连接，用以在第二电极P2和第三电极P3之间施加方波电压。该方波电压的高电平和低电平的设置参照前述测温方法。

电阻测量电路42与磁性隧道结温度传感器件41的第一电极P1和第二电极P2连接，用以在前述方波电压的低电平期间测量第一电极P1与第二电极P2之间的电阻值，并将该电阻值可以被输出至外部电路(图5中没有示出)，以供外部电路根据前述测温方法分析当前的温度。

电阻测量电路42与方波驱动电路43在时间上如何同步，本领域技术人员可以设计不同的同步方式，本公开对此不作限定。

图6所示的测温电路相较于图5中的测温电路增加了计算电路44。计算电路44与电阻测量电路42连接，用以获取测量获得到的第一电极P1和第二电极P2之间的电阻值数据。基于上述电阻值数据分析电阻值低阻态或高阻态的几率，与预先确定的电阻值低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系确定当前的温度。计算电路44可以将计算得到的温度值输出至外部电路(图6中没有示出)。

图4所示的温度传感器以及图5、图6所示的测温电路，均依赖于所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率测量温度。由于所述几率与温度的对应关系依赖于该磁性隧道结的固有属性，测量结果更加稳定可靠。

图7是本公开实施例提供的磁性隧道结器件的制造方法流程示意图。以下结合图8A-图8G所示的例子进行说明。

需要说明的是，以下每个步骤中，或几个步骤之后，均包含图形化工艺。具体如何图形化本公开对此不作限定。

步骤701、在衬底上形成第一金属层，所述第一金属层用以形成第一电极。

首先提供衬底81。衬底81例如可以是Si、Ge等半导体材料或者化合物半导体材料或者合金半导体材料等，又或者是SOI结构的衬底。

可选地，在衬底81上制作隔离层82。隔离层82例如可以是SiO₂。具体地，对Si衬底表面进行氧化得到SiO₂层。

在隔离层82上形成第一金属层83。对第一金属层83图形化，从而形成第一电极83A(虚线所框区域)。第一金属层的部分区域与后述的固定层84相连。第一电极83A用于连接方波驱动电路的一个输出端，从而为后述的固定层84提供电压。第一电极83A例如可以是一个垫(PAD)，也可仅是一条导线。

第一金属层83的材质例如包括Ta、Cu或Au等，或者它们的合金。

步骤702、在第一金属层之上形成固定层。

在第一金属层83之上制作固定层84。固定层84的磁场强度方向固定。应用于本公开，固定层84的磁场方向固定在(或者说基本固定)在垂直于固定层84的一个方向上(垂直向上或者垂直向下)。

固定层84的材料例如包括CoFeB，其厚度可设置在1-5nm之间。

步骤703、在固定层之上形成第一阻挡层。

在固定层84形成第一阻挡层85。第一阻挡层85例如是MgO。其厚度可设置在1-2nm之间，优选厚度为1.1-1.3nm之前。

步骤704、在第一阻挡层之上形成自由层。

在第一阻挡层85之上形成自由层86。自由层86的磁场强度方向可在垂直于自由层85的层平面的两个方向之间转换。自由层86例如采用CoFeB材料形成。自由层86的厚度可以设置在1-5nm之间。

步骤705、在自由层之上形成第二金属层，并对第二金属层进行图形化工艺以形成第二电极，其中图形化后的第二金属层覆盖自由层的部分表面区域。

在自由层86之上形成第二金属层87。图形化后的第二金属层87覆盖自由层86的部分表面区域，用于为自由层86施加电压。图像化后的第二金属层87的部分区域形成第二电极87A(虚线所框区域)。第二电极87A外形例如是导线或者垫(PAD)，第二电极87A用于连接方波驱动电路和电阻测量电路。

第二金属层87的材质例如包括Ta、Cu或Au等，或者它们的合金。

步骤706、在自由层之上未被第二金属层覆盖的表面区域之上形成第二阻挡层。

在自由层86之上未被第二金属层87覆盖的表面区域形成第二阻挡层88。第二阻挡层88可以是氧化物介电材料，例如MgO。第二阻挡层88的厚度可设置在1-5nm之间，优选1-3nm之间。

步骤707、在第二阻挡层之上形成第三金属层，并对第三金属层进行图形化工艺以形成所述磁性隧道结器件的导电层和与所述导电层连接的第三电极。

图形化后，第三金属层89的部分区域作为磁性隧道结器件的导电层89A(虚线所框区域)，部分区域作为第三电极89B(虚线所框区域)。

第三电极89B的外形例如可以仅是一根导线或者与该导线连接的垫(PAD)。

第三金属层89的厚度例如设置在10-20nm之间。

第三金属层89的材质例如包括Ta、Cu或Cu等，或者它们的合金。

需要说明的是，以上步骤仅是形成本公开所提供的磁性隧道结器件的一种可行的制造方法。

利用所述制造方法，可以实现制造本公开所述的磁性隧道堆叠件，并且在所述磁性隧道结堆叠件引出各个电极，以供连接外部电路，进而实现本公开所提供的测温方法。进一步地，该制造方法可以与现有的集成电路制造工艺相兼容。本领域技术人员可以在所述磁性隧道结器件周边制造本公开所提供的电阻测量电路、方波驱动电路、计算电路或者本公开所提供的存储器、处理器等。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。另外，对于装置实施例而言，由于其是与方法实施例相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的对应部分的说明即可。以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可是不是物理上分开的。

另外，附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本公开实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

虽然已经通过例子对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种基于磁性隧道结器件测量温度的方法，其特征在于，

所述磁性隧道结器件依次包括：固定层、第一阻挡层、自由层、第二阻挡层和导电层；

所述方法包括以下步骤：

在所述自由层与导电层之间施加连续的方波电压，所述方波电压的高电平产生用以削弱所述自由层中的退磁场和各向异性场的电场调控的磁各向异性(VCMA)效应；

在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值；

统计所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率，其中所述电阻值呈现低阻态与高阻态的几率相加为1；

根据预先确定的电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的函数关系确定当前的温度。

2.根据权利要求1所述的测量温度的方法，其特征在于，在所述测量固定层与自由层之间的电阻值之前，还包括在不同的环境温度情况下执行以下步骤：

在所述自由层与导电层之间施加所述连续的方波电压；

在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值；

统计所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系。

3.根据权利要求1所述的测量温度的方法，其特征在于，

所述固定层的磁场方向垂直于所述固定层层平面；

所述自由层的磁场方向可在垂直于所述自由层层平面的两个方向切换；

所述方波电压的高电平所产生的VCMA效应所产生的附加的磁场强度垂直于所述自由层的层平面。

4.一种磁性隧道结器件，其特征在于，

包括磁性隧道结堆叠件、第一电极、第二电极、第三电极；

所述磁性隧道结堆叠件包括依次相邻的固定层、第一阻挡层、自由层、第二阻挡层和导体层，所述固定层连接第一电极、所述自由层连接第二电极、所述导体层连接第三电极。

5.根据权利要求4所述的器件，其特征在于，

所述第一电极与第二电极用以连接电阻测量电路；

所述第二电极与第三电极用以连接方波驱动电路。

6.根据权利要求4所述的器件，其特征在于，

所述固定层的磁场方向垂直于所述固定层层平面；

所述自由层的磁场方向可在垂直于所述自由层层平面的两个方向切换。

7.根据权利要求4所述的器件，其特征在于，

所述第一阻挡层的厚度d1的取值为：1.1nm≤d1≤1.3nm。

8.根据权利要求4所述的器件，其特征在于，

所述第二挡层的厚度d2的取值为：1nm≤d1≤3nm。

9.一种磁性隧道结测温电路，其特征在于，包括根据权利要求4所述的磁性隧道结器件、电阻测量电路、方波驱动电路；

所述方波驱动电路与所述第二电极和第三电极连接；

所述方波驱动电路输出的高电平用以产生电场调控的磁各向异性(VCMA)效应，所述电场调控的磁各向异性(VCMA)效应用以削弱或抵消所述自由层中的退磁场和各向异性场；

所述电阻测量电路与所述第一电极和第二电极连接；

所述电阻测量电路用以在所述方波电压的低电平期间测量第一电极与第二电极之间的电阻值。

10.根据权利要求9所述的测温电路，其特征在于，还包括计算电路；

所述计算电路用以从所述电阻测量电路连续获取所述电阻值，并根据预先确定的电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系确定当前的环境温度。

11.一种温度传感器，其特征在于，

包括权利要求4-8中任一项所述的磁性隧道结器件、存储器和处理器；

所述存储器存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据权利要求1-3中任一项所述的方法。

12.一种磁性隧道结器件的制造方法，其特征在于，包括：

在衬底上形成第一金属层，所述第一金属层用以形成第一电极；

在第一金属层之上形成固定层；

在固定层之上形成第一阻挡层；

在第一阻挡层之上形成自由层；

在自由层之上形成第二金属层，并对第二金属层进行图形化工艺以形成第二电极，其中图像化后的第二金属层的部分区域覆盖自由层的部分表面区域；

在自由层之上未被第二金属层覆盖的表面区域之上形成第二阻挡层；

在第二阻挡层之上形成第三金属层，并对第三金属层进行图形化工艺以形成所述磁性隧道结器件的导电层和与所述导电层连接的第三电极。